Nach den GS-1 und GS-2 entschied die Southern Pacific, weitere Schnellzugloks der „Golden State”-Serie für höhere Geschwindigkeiten auszulegen. Durch die Vergrößerung der Kuppelräder von 73,5 auf 80 Zoll entstand somit die GS-3, die ebenfalls den „Coast Daylight” zog. Da es auf der Strecke zwischen Los Angeles und San Francisco viele Steigungen gab, wurde die Zugkraft durch einen längeren Zylinderhub und einen höheren Kesseldruck ausgeglichen.

Wie schon die GS-2, fiel die GS-3 durch die teilweise Stromlinienverkleidung und das auffällige Farbschema in Orange, Rot, Silber und Schwarz auf. Nach 14 GS-3 aus dem Baujahr 1937 entstanden 1941 und 1942 insgesamt 28 GS-4. Diese unterschieden sich hauptsächlich durch einen Booster im Nachlaufdrehgestell von der GS-3. Außerdem hatten sie eine schneller wirkende, elektropneumatische Bremse, die jedoch später wieder ausgebaut wurde.

Während des Zweiten Weltkriegs wollte die Southern Pacific weitere Lokomotiven dieses Typs bauen, jedoch erlaubte die Regierung nur den Bau von Güterzugloks. Somit wurde das Kürzel GS umgedeutet von „Golden State” zu „General Service”, womit behauptet wurde, dass sich diese Lokomotiven für Güter- und Personenzüge eignen.

1942 entstanden nur noch zwei GS-5, die nun an allen Kuppelachsen Rollenlager hatten. Die später entwickelte GS-6 hatte wieder kleinere Räder und war tatsächlich für den gemischten Dienst geeignet. Die GS-3 bis GS-5 wurden 1957 und 1958 ausgemustert und zum größten Teil verschrottet. Unter den beiden einzigen, heute noch vorhandenen Vertretern der GS-Serie ist die GS-4 Nr. 4449, welche einsatzfähig ist.